La fisica dei corpuscoli/Conclusione
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CONCLUSIONE
Lo studio delle molecole, degli atomi, degli elettroni è lo studio degli ultimi elementi, della materia nei gradi diversi in cui ci si presenta nella costituzione dei corpi.
I corpi si distinguono in organici e inorganici. Qui ci siamo occupati solo degli inorganici.
Il problema della costituzione dei corpi inorganici si può considerare sotto due aspetti, sotto l’aspetto di problema sperimentale, e sotto quello filosofico. Nello studio del problema del lato sperimentale le conclusioni a cui si giunge si possono riassumere così.
I corpi inorganici conservano la loro natura con tutte le loro proprietà fino alle ultime particelle che chiamiamo molecole. I corpi di dimensioni visibili conservano la loro struttura molecolare. Ce ne persuadono le leggi chimiche, le teorie cinetiche, le leggi dell’energia e molti fatti sperimentali che direttamente ce ne mostrano l’esistenza, come i moti di Brown, i fenomeni elettrici, elettrolitici, e finalmente le esperienze dei Bragg sui cristalli.
Le molecole constano di un numero limitato e determinato di aromi. Ce lo dimostrano le leggi chimiche, i fenomeni dell’elettrolisi, le proprietà stesse dei corpi composti.
Gli atomi diversi che entrano a far parte di una molecola sembrano conservare la loro entità distinta anche nella molecola già formata. Ne abbiamo prove nella legge di Neumann per il calore molecolare, nella proprietà dei composti circa le modificazioni di sostanze per spostamento, nel fatto che da un corpo composto si ricavano sempre gli atomi che lo hanno formato, e negli spettri di emissione emettono sempre le linee caratteristiche di ciascun elemento, e finalmente ce Io mostrano ancora le esperienze dei Bragg perchè non si spiegano i fenomeni da essi verificati se non ammettendo che i centri di riflessione nei cristalli sono i singoli atomi, e quindi che gli atomi restano distinti e distanti fra loro nella molecola in cui sono.
L’atomo è il minimo di ciascuna sostanza elementare. Sono tutti eguali fra loro gli atomi di uno stesso elemento, ed hanno proprietà caratteristiche costanti.
L’atomo ha dimensioni e peso costante. Non è una quantità determinata di materia uniformemente distribuita perchè non si spiegherebbe allora come si debbano richiedere determinate dimensioni e peso, nè si dimostrerebbero gli spettri di emissione caratteristici.
L’atomo è un sistema composto e che possiede un forte grado di stabilità. Questa però è tanto minore quanto più grande e il peso dell’atomo, e i corpi che hanno il maggior peso atomico conosciuto hanno atomi poco stabili, anzi atomi che spontaneamente si disgregano.
La disgregazione dell’atomo può essere spontanea o provocata. È spontanea nei corpi radiattivi, provocata nella scarica nei tubi a gas rarefatti e nei fenomeni di ionizzazione. In tutti questi casi i corpuscoli che si manifestano come effetto della disgregazione sono corpuscoli carichi di elettricità negativa, con una massa d’inerzia molto più piccola degli atomi, e sempre eguali per tutti i corpi. Questi corpuscoli od elettroni si manifestano dunque come un costitutivo dell’atomo: di tutti gli atomi. Atomi a peso atomico maggiore contengono un maggior numero di elettroni. Contemporaneamente tutti gli atomi che si manifestano come elettricamente neutri devono contenere un egual numero di cariche elettriche positive, che sembrano inerenti alla massa materiale dell’atomo, mentre la massa degli elettroni sembra tutta di origine elettromagnetica.
Così nel processo d’analisi dai corpi di grande mole si discende alle molecole, da queste agli atomi, dagli atomi agli elettroni. In questo processo il numero delle specie diverse va diminuendo rapidamente. I corpi di grande mole sono in numero immensamente grande pur essendo finito, il numero di molecole di composizione chimica specificamente diversa è molto grande ma senza paragone più piccolo del numero dei precedenti. Se scendiamo agli atomi il numero delle specie conosciute è, non solo numerabile e finito, ma relativamente piccolo, circa novanta specie diverse: e finalmente i corpuscoli ultimi sono tutti eguali fra loro, o al più di due specie: i corpuscoli negativi, e quelli positivi. Questo processo di analisi è dunque un processo verso l’unità.
Quale sia la natura dell’ultimo elemento che riscontriamo, l’elettrone, non sappiamo dirlo; certo è la sede di fenomeni elettromagnetici; i fenomeni dell’emissione di energia sono quasi esclusivamente dovuti agli elettroni, e d’altra parte quando si ricerca quale sia la vera massa materiale di questo elemento non si ritrova niente, tutta la sua inerzia apparisce di origine elettromagnetica. Non è dunque a quanto sembra altro che etere, ma un elemento singolare di etere, un nodo dell’etere, come diceva il Lodge, o forse un vortice di etere. Dall’elettrone sembra dunque potersi scendere direttamente all’etere.
Ma che cosa è l’altra parte materiale dell’atomo? Quelli che hanno supposto la massa elettrica positiva concentrata in un nucleo positivo, e sono andati a misurare le dimensioni che deve possedere tale nucleo, hanno riscontrato dimensioni molto più piccole di quelle dell’elettrone stesso. Eppure l’atomo pesa ed ha dimensioni, e i corpuscoli positivi che escono dalle sostanze radiattive pesano anche essi, come un atomo. E forse anche qui l’inerzia dovuta all’etere che trasporta seco il nucleo positivo? Ma allora d’onde viene la massa pesante? Come mai la materia da imponderabile come è l’etere, diventa ponderabile? D’onde viene il peso? che cos’è questa forza di attrazione che si esercita sopra questi elementi singolari dell’etere? Noi sappiamo che i corpi vibranti in un fluido esercitano l’uno sull’altro attrazione e ripulsione; è forse qualche cosa di questo genere che produce la attrazione universale?
Tutte queste domande restano ancora — e chi sa per quanto tempo ancora — senza risposta. È pur grande il cammino che resta a fare per strappare anche solo alla natura inorganica i suoi misteri. Quello che resta fisso è che la materia ha la sua estensione e la sua inerzia e nella forma ordinaria che prende nei corpi essa è pesante ossia sottoposta alla gravità; sulla sua intima natura non sappiamo niente. Bisognerebbe poter conoscere la natura dell’etere che è anche esso materia inerte, e come si passa dall’etere ai corpi pesanti.
Nondimeno, molto si è fatto; molto si è conquistato. Le difficoltà che i fisici teorici o razionali sollevavano contro i sistemi della fisica sperimentale si sono andate dileguando innanzi all’evidenza dei fatti.
La costituzione corpuscolare della materia non è più una difficoltà per il filosofo. Il continuo, che è richiesto perchè la estensione non sia un semplice concetto astratto, si salva sempre negli ultimi elementi dei corpi, e nell’etere in cui tutti sono immersi. L’esistenza dell’etere è tanto certa come è quella dell’aria, l’affermazione è del Rutherford; è sostanza materiale perchè è esteso ed inerte, si manifesta con una densità enorme rispetto a quella dei corpi appunto perchè riempie tutto, a differenza dei corpi pesanti che occupano solo una parte minima del volume chiuso dalla loro superficie.
L’unità nei corpi ha fondamento nell’unità di azione. Anche quando atomi diversi si collegano per formare un composto chimico, pur conservando la loro individualità costituiscono un sistema con proprietà caratteristiche che si distinguono da quelle degli elementi che ne fanno parte. Difatti molte energie si sono trasformate, molte forze si sono neutralizzate, altre ne sono sorte dalla nuova combinazione, molti moti non sono più possibili ma se ne manifestano dei nuovi. La combinazione ha perciò richiesto una trasformazione di energia, e il processo inverso darà la trasformazione inversa. È dunque una cosa molto diversa dal miscuglio, è un nuovo sistema con una stabilità proporzionata; ogni sistema è una unità nuova, non è la somma di più unità; resta quindi giustificato il concetto filosofico della nuova forma sostanziale sopravvenuta nella materia fondamentale.
Quando il fisico assegna gli atomi come costitutivi dei corpi, e gli elettroni come costitutivi degli atomi non intende avere assegnato i principi dei corpi nel senso in cui li ricerca il filosofo.
Per il filosofo i principi dei corpi non possono essere corpi; mentre gli elementi di cui parla il fisico sono corpi, l'atomo è corpo, gli elettroni sono corpi — o almeno elementi materiali, se vogliamo riservare il nome di corpo soltanto alla materia già costituita in sostanza chimicamente determinata — ; l’etere è ancora materia nel vero senso di sostanza completa e composta, perchè anche l’etere è inerte, e esteso, e attivo. Tutto il sistema filosofico sulla natura della materia e dei corpi resta dunque saldo, e il problema fisico resta ben distinto dal problema filosofico.
Ma tanto il fisico quanto il filosofo sono egualmente interessati in queste ricerche sulla natura dei corpi. Questa materia che ci circonda e che ci appare così inerte quali mirabili edifici e quali stupendi meccanismi nasconde nel segreto delle sue parti più piccole! È la sapienza del Creatore che ci si rivela nelle meraviglie che ha diffuso tanto negli astri che si librano nei cieli immensi, come nei corpuscoli che si agitano negli spazi infinitesimi.